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Derivadas exponenciais e logarítmicas

Derivada de ln(2x): por que é 1/x, com exemplos

A derivada de ln(2x) é 1/x, a mesma de ln x. Veja duas demonstrações, um gráfico que mostra por que as inclinações coincidem e por que ln(2x + 1) é diferente.

Derivadas exponenciais e logarítmicas Atualizado 2 min de leitura

Visão geral

\frac{d}{dx}\,\ln(2x) = \frac{1}{x}
Derivada
\dfrac{1}{x} para x > 0
Forma geral
\dfrac{d}{dx}\ln(kx) = \dfrac{1}{x} para qualquer constante k > 0
Propriedade-chave do logaritmo
\ln(2x) = \ln 2 + \ln x
Domínio de ln(2x)
x > 0
Compare
\dfrac{d}{dx}\ln(2x + 1) = \dfrac{2}{2x + 1}
Nesta página
  1. Demonstração 1: a regra da cadeia
  2. Demonstração 2: separe o logaritmo primeiro
  3. Gráfico: duas curvas, mesmas inclinações
  4. Quando a constante não se cancela
  5. Exemplos resolvidos
  6. Erros comuns

A derivada de \ln(2x) é \dfrac{1}{x}. Isso surpreende muitos alunos: o 2 desaparece, e a resposta coincide com a derivada de ln x.

\frac{d}{dx}\,\ln(2x) = \frac{1}{x}, \qquad x > 0

Demonstração 1: a regra da cadeia

Seja u = 2x, então u' = 2. A regra da cadeia para logaritmos diz "derivada da função de dentro sobre a função de dentro":

\frac{d}{dx}\ln(2x) = \frac{u'}{u} = \frac{2}{2x} = \frac{1}{x}

O 2 do numerador cancela o 2 do denominador.

Demonstração 2: separe o logaritmo primeiro

A propriedade do produto dos logaritmos diz que \ln(ab) = \ln a + \ln b. Então

\ln(2x) = \ln 2 + \ln x

Agora \ln 2 \approx 0.693 é apenas um número, e a derivada de uma constante é 0:

\frac{d}{dx}\ln(2x) = 0 + \frac{1}{x} = \frac{1}{x}

Esta segunda demonstração explica por que a resposta é a mesma de \ln x.

Gráfico: duas curvas, mesmas inclinações

Gráfico de y = ln(2x) e y = ln x
A curva \ln(2x) é \ln x deslocada para cima em \ln 2 \approx 0.693. Deslocar um gráfico para cima não muda sua inclinação, então as duas têm derivada \frac{1}{x}.

Em qualquer x, as duas curvas estão à mesma distância vertical uma da outra, então suas retas tangentes são paralelas. Em x = 2, por exemplo, as duas têm inclinação \frac{1}{2}.

Quando a constante não se cancela

O truque só funciona quando a função de dentro é uma constante vezes x. Compare:

Função Derivada A constante se cancela?
\ln(2x) \frac{2}{2x} = \frac{1}{x} sim
\ln(5x) \frac{5}{5x} = \frac{1}{x} sim
\ln(2x + 1) \frac{2}{2x + 1} não
\ln(x + 2) \frac{1}{x + 2} não
\ln(2x^3) \frac{6x^2}{2x^3} = \frac{3}{x} o 2 se cancela, a potência permanece

A última linha funciona porque \ln(2x^3) = \ln 2 + 3\ln x.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1: uma reta tangente. Em x = \frac{1}{2}, \ln(2x) = \ln 1 = 0 e a inclinação é \frac{1}{1/2} = 2. A reta tangente é

y = 2\left(x - \tfrac{1}{2}\right) = 2x - 1

Exemplo 2: regra do produto. Para f(x) = x\ln(2x), a regra do produto dá

f'(x) = \ln(2x) + x\cdot\frac{1}{x} = \ln(2x) + 1

Exemplo 3: um quadrado. Para g(x) = \left[\ln(2x)\right]^2, a função de fora é um quadrado:

g'(x) = 2\ln(2x)\cdot\frac{1}{x} = \frac{2\ln(2x)}{x}

Erros comuns

  1. Escrever \frac{1}{2x}. Você dividiu pela função de dentro, mas esqueceu de multiplicar pela derivada dela, 2.
  2. Escrever \frac{2}{x}. Você multiplicou por 2, mas não manteve o 2 no denominador.
  3. Cancelar em \ln(2x + 1). O 2 só se cancela quando a função de dentro é exatamente 2x.

Veja também a derivada de ln(x²), em que há uma potência dentro do logaritmo em vez de um múltiplo, e pratique mais com os exercícios de derivadas de funções exponenciais e logarítmicas.

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Regra da cadeia: qualquer função

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Perguntas frequentes

Qual é a derivada de ln(2x)?

A derivada de \ln(2x) é \frac{1}{x}.

Por que a derivada de ln(2x) é a mesma de ln x?

Porque \ln(2x) = \ln 2 + \ln x. As duas funções diferem apenas pela constante \ln 2, então seus gráficos são deslocamentos verticais um do outro e têm a mesma inclinação em todo ponto.

Qual é a derivada de ln(3x)?

Também é \frac{1}{x}. Para qualquer constante positiva k, \frac{d}{dx}\ln(kx) = \frac{k}{kx} = \frac{1}{x}.

Qual é a derivada de ln(2x + 1)?

É \frac{2}{2x + 1}. Somar 1 dentro do logaritmo faz com que a constante não se separe mais como outro logaritmo, então nada se cancela.

Escrito pela equipe do PracticeCalculus

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